Témata
Reklama

Webový seminář představil mikrofrézování

Dne 17. 2. 2011 se uskutečnil webový seminář na téma mikrofrézování. Seminář prezentovala firma Cimatron Ltd., která je průkopníkem CAM řešení Micro-Milling a jedním z poskytovatelů CAD/CAM softwarů pro návrh a výrobu forem, lisovacích a postupových nástrojů.

CNC mikrofrézování, jak už název napovídá, je obrábění velmi malými nástroji, což umožňuje třískovým obráběním vyrábět součásti, u kterých bychom museli dříve volit elektroerozivní obrábění. To se jeví jako vhodné řešení pro nástrojárny, které nemají vyjiskřovací stroje. Webový seminář poskytl praktické rady výrobcům a představil obor mikrofrézování jako další možnost pro rozvoj a konkurenceschopnost výroby.

Reklama
Reklama
Reklama
Obr. 1. Materiál obrobku 440C nerezová ocel, množství malých tvarovaných míst, průměr výstupku nahoře 0,203 mm, celková výška výstupku 1,524 mm, použitý nástroj kulová dokončovací fréza Æ 0,762 mm

Stroje pro mikroobrábění

Obráběním touto technologií dosahujeme vynikající kvality obrobeného povrchu s tolerancí vyšší než 0,000 1 mm při použití řezných nástrojů od rozměrů 0,01 mm. Otáčky vřetena dosahují velmi vysokých hodnot, řádově až 250 000 min-1. Z těchto důvodů je zapotřebí velmi přesných obráběcích strojů (Yasda, Mori Seiki, Röders, Hwacheon aj.), které zajistí tuhost soustavy stroj - nástroj - obrobek a jsou schopny dosáhnout optimálních podmínek pro požadované řezné parametry.

Stroje pro frézovací operace v nejvyšších přesnostech byly až donedávna nabízeny téměř výhradně tříosé. Nyní se však setkáváme se stroji pro mikroobrábění s pěti souvisle řízenými osami. Stroje pro mikroobrábění charakterizují především dosahované přesnosti a tolerance na mikronové a nanoúrovni. Pětiosá obráběcí centra musejí umožnit obrábění malými nástroji s možností jejich naklápění.

Obr. 2. Porovnání řezného nástroje s velikostí lidského vlasu (průměr nástroje 0,01 mm)

Požadavky na nástroj

Technologie se dostává na trhu do popředí především se zvyšující se poptávkou po výrobcích na úrovni mikrokomponentů. Materiály jsou nové, progresivní a mnohdy těžkoobrobitelné. To vede k použití nástrojů odolávajících vysokým teplotám a vysokému opotřebení. Dále musí nástroje dosahovat submikronové přesnosti za předpokladu vynikajícího povrchu obrobené plochy. Mikrofrézování je operace vysoce náročná na kvalitu a provedení nástroje. Maximální pozornost výrobců je věnována přesnosti geometrie tvaru ostří a jeho řeznému úhlu.

S ohledem na malé průměry nástroje je třeba co nejvíce eliminovat řezné síly. Proto se v některých případech volí kombinace tvrdé otěruvzdorné vrstvy a kluzné, resp. samomazné vrstvy. Nasazení speciální multivrstvy na bázi nanokompozitního povlaku přispělo k výraznému zvýšení životnosti nástrojů. Obecně lze pro oblasti suchého a produktivního obrábění doporučit právě vysoce tepelně stabilní nanokompozitní vrstvy.

Obr. 3. Srovnání drah nástroje vypočtených tradičním CAM systémem a CAM softwarem specializovaným na mikroobrábění

Řídicí systém

Stroj musí zaručit určitou míru tuhosti, musí minimalizovat vznik změn teplot a vibrace. Úkolem řídicí techniky je zaručit vysokou akceleraci držáku s nástrojem a opakovatelnost upnutí. Upnutí a upevnění nástrojů musí zaručit rychlou výměnu nástroje. Stroj by měl obsahovat kontrolní a monitorovací systémy pro detekci a měření opotřebení nástrojů a řezných síl při obrábění. Řídicí systém musí být schopen zpracovat velkou hustotu dat a složité vedení pohybu nástroje ve všech osách.

CAD/CAM systémy v oblasti mikrofrézování

CAD/CAM systém musí být pečlivě vybrán a optimalizován pro podporu výše uvedených požadavků. CAD/CAM systém by měl zaručit přesné přeložení dat z jakéhokoliv vstupního formátu z jiných CAD systémů, což zaručí přesnost finálního výrobku a udržení integrity geometrie modelu - obrobku. Přeložená vstupní data modelu mohou ovlivnit přesnost frézování.

Vhodně zvolená obráběcí strategie úzce souvisí s kontrolou nástroje a jeho trvanlivostí. Software by měl zaručit výběr inteligentních drah nástroje. Měl by zaručit optimalizaci řezných a posuvových rychlostí. Pohyb nástroje musí podporovat technologie obrábění, jako jsou HSM, CBP (Clean Between Passes) a CBL (Clean Between Layers). Dále je důležitá znalost vhodného nastavení rychlosti posuvu ke skutečnému zatížení nástroje, odstranění pohybu nástroje mimo materiál (pohyb vzduchem) a eliminace zbytečných pohybů - přejezdů nástroje. Sledování držáku nástroje a vřetena musí umožnit kontrolu ve všech obráběných oblastech. Schopnost používat krátké vyložení frézovacích nástrojů vede k eliminaci obrábění celého obrobku s dlouhým vyložením nástroje, což zajistí efektivitu a rentabilitu obrábění.

Obr. 4. Uživatelské prostředí CAD/CAM systému Cimatron E

Výpočet mikrodráhy nástroje

Velmi důležitý u mikrofrézování je výběr vhodného řídicího programu. Ne každý CAM software je schopen vypočítat efektivně mikrodráhy. Také přesnost výpočtů je důležitá. U mikrofrézování při malých drahách se pohybuje přesnost výpočtu v 0,000 5 mm! Například CAD/CAM systém CATIA V5 release 17 patří mezi nejlepší CAD/CAM systémy na světě, ale pro mikrofrézování CAM systém CATIA V5 release 17 není z hlediska efektivity a přesnosti výpočtů příliš vhodný. Mezi doporučované komerční aplikační softwary pro mikrofrézování patří Cimatron E.

Cimatron E

Cimatron E je CAD/CAM systém z produkce izraelské firmy Cimatron Ltd. Jedná se o modulární, parametrický a plně asociativní CAD/CAM systém, který lze stručně charakterizovat jako strojírensky orientovaný produkt pro 2D/3D projektování a konstruování s možností vytváření asociativní výkresové dokumentace a generování NC programů. Celosvětovou úspěšnost tohoto produktu dokumentuje jeho téměř 18 000 instalací u více než 8 500 uživatelů na všech kontinentech.

Mnoho procesů z oblasti tvorby forem a nástrojů začíná importem dat z jiných CAD systémů. Cimatron E zde nabízí širokou paletu převodníků dat z/do nejužívanějších formátů (DXF, DWG, STEP...) a CAD/CAM systémů (např. CATIA, Pro/E, NX - dříve Unigraphics aj.), včetně možností jejich úprav a doladění.

Obr. 5. Příklady hotových obrobků

Uplatnění technologie mikrofrézování

Technologie obrábění mikrofrézováním nahrazuje několik metod nekonvenčního obrábění. Uplatnění nachází především ve výrobě jednoduchých a středně těžkých forem a grafitových nebo měděných elektrod. Dále se s mikrofrézováním setkáváme v lékařském odvětví při výrobě lidských kostních náhrad, v dentálním průmyslu při výrobě dentálních náhrad (scan - CAD - CAM - náhrada), v elektronice a při metodě Rapid Prototyping. Mezi další průmyslová odvětví, kde se může mikrofrézování uplatnit, patří rytectví, úprava šperků aj.

Závěr

Technologie mikrofrézování si zajisté najde své příznivce, jelikož poptávka po mikrokomponentech roste. Produktivně lze tuto metodu obrábění uplatnit pouze za předpokladu správně zvoleného CAM systému, stroje a nástroje.

Věřím, že tento článek pomohl nastínit problematiku mikrofrézování, která se podílí na produktivitě a optimalizaci výroby. Jisté však je, že mikrofrézování nenahradí nekonvenční (elektroerozivní) metody obrábění v celém rozsahu. Zejména při výrobě složitých a členitých dílů je frézování nákladné a technicky téměř nemožné. 

Bc. Marek Pagáč

marekpagac@seznam.cz

student FS VŠB-TU Ostrava

Cimatron

Použité zdroje

[1]        PICKLO, R. Web seminar: Micro Milling Challenges.

[2]        SMOLÍK, J. Stroje pro mikroobrábění: Seminář SpOS a VCSVTT, Obráběcí stroje a technologie na EMO Milano 2009. 1. vyd., 10 s.

[3]        PĚCHOUČEK, M. Mikrofrézování kalené oceli. Ostrava: VŠB -Technická univerzita Ostrava, 2009. 46 s.

[4]        HOLUBÁŘ, P. Výkonnost nástrojů s moderními PVD povlaky. 2004 [on-line]. [cit. 2011-02-21]. Dostupné z: .

Reklama
Vydání #3
Kód článku: 110343
Datum: 16. 03. 2011
Rubrika: Informační technologie / CAD/CAM/CAE
Autor:
Firmy
Související články
Příprava CAD modelu součásti pro výrobu

NC programátoři se velmi často potýkají s problémy týkajícími se různé kvality trojrozměrných modelů potřebné pro programování obrábění. Úpravy mohou být obtížné, protože 3D modely součástí často pocházejí z různých zdrojů.

Softwarové řešení pro přípravu NC programů

Firma FANUC nabízí možnost rozšíření svých CNC řídicích systémů o grafické programovací prostředí nazvané Manual Guide i.

CNC obrábění pomocí robotů - Skutečně mohou roboti nahradit CNC obráběcí centra?

CNC obrábění bylo dlouho doménou speciálních obráběcích strojů. Vyvrtávačky, vertikální soustruhy, pětiosá centra s naklápěcími stoly nebo soustruhy “Swiss-style” (zaindexovaný nástroj v ose X) mají za úkol poskytovat efektivní řešení pro speciální operace obrábění. Tím se docílí maximální strukturované efektivity pro specifické operace, ale velké omezení zde představuje pracovní prostor. Jakékoli jeho zvětšení představuje vysoké náklady, protože s pracovním prostorem roste i celý stroj.

Související články
Na cestě ke zrození stroje, část 3:
Cenová nabídka

Série deseti článků, jejichž autorem je konstruktér Michal Rosecký, popisuje proces výroby obráběcího stroje. Krok po kroku nás provází tímto náročným procesem, na jehož závěru je po stránce vývoje a výroby rentabilní moderní výrobní zařízení s inovativními prvky, o které trh projeví zájem a po uvedení do provozu přinese zákazníkovi deklarovanou profitabilitu, technické parametry a návratnost investic.

Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Související články
Na cestě ke zrození stroje,
Část 1. Průzkum trhu

Série 10 článků, jejichž autorem je konstruktér Michal Rosecký, popisuje postup výroby obráběcího stroje. Krok po kroku nás provází tímto náročným procesem, v jehož závěru je po stránce vývoje a výroby rentabilní moderní výrobní zařízení s inovativními prvky, o které trh projeví zájem a po uvedení do provozu přinese zákazníkovi deklarovanou profitabilitu a návratnost investic.

Průmysl 4.0 v praxi

Reflexe současného poznání s aplikací prvků Průmyslu 4.0 do praxe byla předmětem odborné konference, kterou společnost Ceratizit společně se svými partnery připravila pro téměř stovku účastníků z řad výrobních společností ve svém Technickém centru. Od původního teoretizování o aspektech Průmyslu 4.0 jsme se nyní dostali již k praktických zkušenostem.

Virtuálně na veletrh

Svět se nám doslova před očima přelévá do online prostoru. To, že se na internet přesune mnoho služeb a komodit bylo jasné už od rozšíření a zvýšení dostupnosti internetu široké veřejnosti. Letošní pandemická situace však tento přerod ještě více umocnila. Ostatně i v průmyslu nás již několik posledních let doprovázejí hesla jako Internet věcí, digitalizace, big data, cloud apod. Oblíbené semináře a konference dostaly virtuální podobu a koncem listopadu si také 17 vystavovatelů a okolo 300 návštěvníků vyzkoušelo první virtuální odborné B2B setkání s názvem Výroba forem 2020.

Od konstrukce strojů po parkovací věže

Mezi starší generací strojařů pravděpodobně není nikoho, kdo by neznal původem škodováka Josefa Bernarda z Jičína. Tento strojírenský nadšenec příští rok oslaví své sedmdesátiny. Před třiceti lety po odchodu z místního Agrostroje položil základy společnosti Vapos, která dává perspektivní práci patnácti desítkám lidí z Jičína a blízkého okolí.

Cena MM Award na EMO 2019

Také v roce 2019 došlo na udílení cen MM Award. Jedná se o oficiální a jediné ceny udělované na veletrhu EMO. Porota i letos vybírala z mnoha přihlášených exponátů, nejen německých výrobců. Do užšího výběru se jich dostalo jen pár, a nakonec bylo rozdáno pět hlavních cen v pěti kategoriích. S prázdnou neodešly ani firmy, jejichž produkty se ocitly na druhém a třetím místě. I v tomto roce došlo k jistému „posunu“ ve vnímání obsahu jednotlivých kategorií, a tedy i oceněných produktů. Pojďme se podívat na vítězné exponáty podívat jednotlivě. Je to lehký nástin toho, jak EMO vidí němečtí kolegové.

Úspěch webových aplikací

Průmyslové organizace potřebují silnou digitální strategii, která bude splňovat online očekávání technicky erudovaných zákazníků.

MSV představí svět budoucnosti

Mezinárodní strojírenský veletrh vstupuje do svého již 61. ročníku. Během let se z něj stal nejrenomovanější oborový veletrh. Je tedy jasné, že řídit jej tak, aby renomé neztratil, není nic snadného a vyžaduje to člověka nejen schopného, ale i zkušeného. Současný ředitel, Ing. Michalis Busios, bezesporu splňuje obojí. Dokladem je skutečnost, že pro veletrh úspěšně pracuje již od roku 2008.

Harmonizace ve svařování

Mezinárodní harmonizace norem a pravidel pro svařování je důležitá z mnoha důvodů. Primárním důvodem je skutečnost, že svařování je považováno za "zvláštní proces" (EN ISO 9001), při kterém nelze zcela zjistit jakost po skončení procesu inspekcí, ale jakost musí být sledována před i v průběhu celého procesu svařování.

Rodinné podnikání v přesné strojařině

Brněnská firma VKV Horák se zabývá konstrukcí, vývojem a výrobou přístrojové mechaniky, přípravků, jednoúčelových strojů, forem pro vstřikování plastů, lití polyuretanových dílů a vakuovému tváření plastů. S jejím zakladatelem, panem Zdeňkem Horákem, jsme si povídali o aspektech podnikání v českém prostředí, o vzdělávání, kvalitě škol, průmyslu budoucnosti.

CNC řízení pro rychlostní a multifunkční obrábění

Výsledek obráběcího procesu v parametrech přesnost/rychlost/povrch je dán mnoha faktory na straně stroje, nástrojů, způsobu programování a upínání, přičemž může existovat i více cest k jednomu stanovenému cíli. V tomto článku bychom se chtěli zaměřit na CNC řídicí systém, který je dnes bezpochyby podstatnou a nenahraditelnou složkou tohoto procesu. Řídicím systémem přitom většinou rozumíme jak vlastní řídicí počítač, tak i pohony os a vřeten a systémy odměřování polohy.

Reklama
Předplatné MM

Dostáváte vydání MM Průmyslového spektra občasně zdarma na základě vaší registrace? Nejste ještě členem naší velké strojařské rodiny? Změňte to a staňte se naším stálým čtenářem. 

Proč jsme nejlepší?

  • Autoři článků jsou špičkoví praktici a akademici 
  • Vysoký podíl redakčního obsahu
  • Úzká provázanost printového a on-line obsahu ve špičkové platformě

a mnoho dalších benefitů.

... již 25 let zkušeností s odbornou novinařinou

      Předplatit